[發(fā)明專利]第13族氮化物晶體、所述晶體襯底及所述晶體制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310631284.X | 申請日： | 2013-09-13 |
| 公開（公告）號： | CN103668460A | 公開（公告）日： | 2014-03-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 林昌弘;佐藤隆;木村千春;三好直哉;村上明繁;三宅信輔;和田純一;皿山正二 | 申請（專利權(quán)）人： | 株式會社理光 |
| 主分類號： | C30B29/38 | 分類號： | C30B29/38;C30B29/40;C30B25/02;H01L33/00;H01S5/323 |
| 代理公司： | 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105 | 代理人： | 張祥 |
| 地址： | 日本*** | 國省代碼： | 日本;JP |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 13 氮化物 晶體 襯底 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及第13族氮化物晶體、第13族氮化物晶體襯底及第13族氮化物晶體制備方法。
背景技術(shù)
氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體材料用于藍色發(fā)光二極管(LED)或者白色LED以及諸如半導(dǎo)體激光器(LD：激光二極管)的半導(dǎo)體器件是為人們所熟知的。作為使用氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體材料制備半導(dǎo)體器件器件的方法，已知的是利用MO-CVD(金屬有機化學(xué)氣相沉積)方法或MBE(分子束外延)方法等在襯底上生長氮化鎵晶體的方法。
作為用于制備半導(dǎo)體器件的襯底，由要生長的晶體相同的材料構(gòu)成的第13族氮化物襯底是合適使用的。
作為用于制備半導(dǎo)體器件的第13族氮化物襯底，已經(jīng)公開了各種襯底及其制備方法。例如，已經(jīng)公開了通過將作為材料來源的疊氮化納(NaN3)和金屬Ga放入并密封在氮氣氛圍下的不銹鋼材料制成的反應(yīng)容器中(容器內(nèi)部尺寸，內(nèi)徑為7.5毫米，長為100毫米)，并且將反應(yīng)容器保持在600℃-800℃下24-100小時，形成氮化鎵晶體(《材料化學(xué)》，第9卷(1997)，第413-416頁(chemistry?of?materials?VOL.9(1997)413-416)。
此外，人們還嘗試得到進一步大的第13族氮化物晶體。例如，日本公開專利公開號2008-094704公開了利用針狀氮化鋁(AlN)晶體作為籽晶來制備柱狀氮化鎵晶體的方法。另外，日本公開專利公開號2006-045047公開了制備針狀氮化鋁晶體的方法。
此外，人們還嘗試通過降低位錯密度并降低晶體中的雜質(zhì)含量得到進一步高質(zhì)量的第13族氮化物晶體。例如，WO09/047894和Institute?of?Electronics，Information?and?Communication?for?Engineers，IEICE?Tech.Rep.ED96-29，CPM96-14(1996-05)公開了：在足以使內(nèi)部助熔劑流出的溫度下加熱由助熔劑法制造第13族氮化物晶體襯底。日本公開專利公開號2010-168236公開了在晶體生長時足以使進入到晶體的雜質(zhì)的量降低的晶體生產(chǎn)率下生長晶體。日本公開專利公開號2011-213579公開了將針狀氮化鎵作為籽晶，由此得到高質(zhì)量的第13族氮化物晶體。
然而，照慣例，當(dāng)人們嘗試得到進一步大的第13族氮化物晶體和嘗試降低位錯密度和晶體中的雜質(zhì)含量時，已經(jīng)很難縮短生產(chǎn)時間并降低成本。因此，按照慣例，已經(jīng)很難得到適于制造半導(dǎo)體器件的襯底。
考慮到上面，存在提供第13族氮化物晶體、第13族氮化物晶體襯底及生產(chǎn)適于制備半導(dǎo)體器件的第13族氮化物晶體的方法的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是至少部分地解決傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題。
一種具有六方晶體結(jié)構(gòu)的第13族氮化物晶體，其包含至少一個氮原子和至少一個從B、Al、Ga、In和Tl組成的組中選擇的金屬原子。在與c-軸平行的橫截面中底面位錯的位錯密度為104cm-2或更大。
一種制備第13族氮化物晶體的方法，其包括：使在c-軸方向上即使c-面的橫截面面積擴大的方向上延伸的第13族氮化物的針狀籽晶晶體生長的晶體生長工藝。晶體生長工藝中籽晶的a-軸方向的晶體生長速率為高于15微米/小時。
考慮到與附圖的聯(lián)系，通過閱讀下面關(guān)于本發(fā)明目前優(yōu)選的實施方式的詳細描述，將更好的理解本發(fā)明的上述以及其它目的、特征、優(yōu)點和技術(shù)及工業(yè)意義。
附圖說明
圖1是顯示根據(jù)本實施方式的第13族氮化物晶體的結(jié)構(gòu)的例子的概略透視圖；
圖2是顯示在第13族氮化物晶體中平行于c-軸和a-軸的截面示意圖；
圖3是第13族氮化物晶體的c-面橫截面的橫截面圖；
圖4是顯示第13族氮化物晶體的例子的示意圖；
圖5是顯示第13族氮化物晶體的例子的示意圖；
圖6是制造籽晶的晶體制造裝置的概略示意圖；
圖7是由籽晶制備第13族氮化物晶體的晶體制造裝置的概略示意圖；
圖8是顯示第13族氮化物晶體中位錯的示意圖；
圖9是顯示第13族氮化物晶體襯底的制造工藝的工藝流程圖；
圖10是顯示將第13族氮化物晶體加工成襯底的例子的示意圖；
圖11是顯示切割第13族氮化物晶體方向的示意圖；
圖12是顯示第13族氮化物晶體襯底的示意圖；
圖13是描述由籽晶生長晶體的過程的示意圖；
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